[发明专利]机器部件和燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器部件，该机器部件带有一种由基础材料制成的基体，该基体在其表面的一部分区域内具有由一种涂层材料制成的铠装，该涂层材料具有比基础材料更大的硬度和/或韧度。本发明还涉及一种带有多个这种类型的机器部件的燃气轮机。

背景技术

透平、尤其是燃气轮机，在多个领域被用于驱动发电机或做功机器。在此，利用燃料的内能使透平轴产生旋转运动。为此，在燃烧室内燃烧燃料，其中，供入由空气压缩机压缩的空气。在此，在燃烧室中通过燃料燃烧产生的高温高压的工作介质被导引通过连接在燃烧室下游的透平单元，工作介质在该透平单元处做功膨胀。

在此，为使透平轴产生旋转运动，在该透平轴上布置多个组成叶片组或叶片列的动叶片，所述动叶片通过来自工作介质的冲击转换(Impulsübetrag)驱动透平轴。此外，为在透平单元内导引工作介质，通常在相邻的叶片列之间布置与透平壳体相连的导向叶片列。

这种透平包括多个构件或机器部件，它们按照预定的规格、形状和/或公差适当地定位在透平内。在许多情况下值得期待的是，将相邻机器部件或构件的相互接触减到最小，以便由此使相关部件的磨损保持得特别小。尽管如此，在透平运行时，例如由于热膨胀或由于运行造成的振动等，总是会在这种构件之间出现不希望的接触，因此这种部件就发生了一定的磨损。例如，作为这种机器部件，在燃气轮机的燃烧室区域内通常彼此相邻地布置一个所谓的燃烧管、一个混合室和一个内腔。这些机器部件由结构决定地具有这样的大的形变和临界公差，使得在燃气轮机运行中这些构件不可避免地在局部接触。通过这种接触产生不希望的、并且尤其在长时间运行的情况下可能会造成严重的磨损，因此必须以规则的间隔检查并在需要时更换或修理所述构件。

为在这种情况下将有关构件或机器部件的磨损保持得特别小，可以将所述机器部件按照所提及的铠装实施形式制造，其中，与可能磨损或和相邻部件的可能接触的特别有关的区域布设有也被称为铠装的保护涂层。这种铠装在此可以由涂层材料构成，该涂层材料与各自的部件的基础材料相比具有更大的机械硬度和/或韧度，使得通过这样的适当的材料选择就已经可以减小由接触造成的磨损。此外，可以通过基础材料和/或涂层材料的适当的不同化学组成使机器部件的组成部分获得更高的耐腐蚀性。

由于通常为这种使用目的涂层材料具有较大的硬度和/或韧度，所以所述涂层材料也比机器部件的基体各自的基础材料更脆。因此，仅还能对具有涂层材料的基体进行有限的进一步加工(例如弯曲等)。

此外，在基体热膨胀时，在设有涂层材料的区域内会由于不同的热膨胀特性而形成裂缝和其它损伤。而这些恰好在热负荷较高的区域内使用，例如在燃气轮机的燃烧室内部，因此，这种铠装的机器部件仅在一定条件下适用。

不过，机器部件应当设有合适的铠装，以便能在基本保持耐磨损的工作要求的情况下使用，并为了避免可能由铠装带来的缺点，重要的是，使铠装的侧向膨胀保持得特别小。不过，在此为了能够覆盖该表面的足够大的局部区域，使铠装的的各个区相互去耦合地设计，以便由此能够相对于热变形等实现足够的灵活性。这通过将铠装分段地设计并由多个铠装部段构成而实现。

铠装部段可以通过合适的技术安装在机器部件的基体上。尽管如此，铠装部段优选通过堆焊安装在基体上，因此得到了一种与基体的尤其紧密的连接并因而使机器部件整体上得到了较高的稳定性。

不过，对于铠装的分段设计，焊接过程必须频繁地起动和结束，这可能会因堆焊时的较高工作温度而造成基体的挠曲。此外，在一些应用情形下，冷空气被围绕基体的外部区域导引。通过所述各段的布置，冷空气在设定的通道内被喷射到热气路线内，从而相应于所述分段在由于分段的突出部而形成的交叉位置处产生热点和冷点。而且，与所述铠装元件的分段相联系的是构成基体的环的横向稳定性和抗扭性的降低。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种上述类型的机器部件，该机器部件的铠装涂层在具有进一步加工的可能性的同时实现了尽可能大的稳定性，以及由涂层方法过程给机器部件带来的负荷较小。此外，尽可能地避免了热点和冷点的出现。此外，本发明还提供一种带有多个这种机器部件的燃气轮机。

根据本发明，所述技术问题由此解决，即，所述铠装由多个铠装元件构成，所述铠装元件在它们的纵向倾斜于流过基体的热燃气的主流动方向安装在所述基体上。

本发明的有利设计是各从属权利要求的主题。